高速鐵路能力計算與評估之理論與方法研究.pdf

1、鐵路能力不僅是運輸資源配置的基本條件，也是評價資源運用狀況的重要指標;鐵路能力計算&評估是一個比較經(jīng)典的研究課題，具有一定的學(xué)術(shù)研究意義及實踐應(yīng)用價值。本文系統(tǒng)的分析評述國內(nèi)外關(guān)于鐵路能力計算&評估的理論與方法的主要發(fā)展脈絡(luò)及發(fā)展趨勢;針對能力計算準確性不盡如人意的現(xiàn)實問題，充分把握鐵路能力的動態(tài)性和不確定性等特征，從基礎(chǔ)設(shè)施物理拓撲結(jié)構(gòu)——旅客市場需求——時刻表規(guī)劃角度提出高速鐵路列車服務(wù)——需求意向集合，以完成給定時間內(nèi)列車服務(wù)——

2、需求意向集合(TSDIS)所需占用基礎(chǔ)設(shè)施時間為目標更新能力的衡量標準，構(gòu)建時刻表規(guī)劃階段無運行圖條件下高速鐵路車站節(jié)點、線路和路網(wǎng)的能力計算與評估框架體系，提出相應(yīng)的能力計算與評估的策略和方法，并給出具體的算法與案例應(yīng)用，探討優(yōu)化的使用方式下高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施能力計算&評估之理論&方法。
　　本篇論文主要研究工作與創(chuàng)新點歸納總結(jié)如下:
　　1、提出了鐵路能力計算&評估衡量的新標準本篇論文根據(jù)能力的動態(tài)性和不確定性特征，依據(jù)高

3、速鐵路車站、線路、路網(wǎng)特點及其所服務(wù)的客流特征，結(jié)合不同時段作業(yè)要求，探討從基礎(chǔ)設(shè)施物理拓撲結(jié)構(gòu)——旅客市場需求——時刻表規(guī)劃角度定義高速鐵路列車服務(wù)——需求意向集合(TSDIS)，以完成特定的列車服務(wù)——需求意向集合(TSDIS)所需的基礎(chǔ)設(shè)施占用時間作為衡量高速鐵路能力的新標準?；诓煌瑘鼍芭c條件，將高速鐵路能力劃分為基礎(chǔ)能力、現(xiàn)實能力、可開發(fā)能力。
　　2、高速鐵路能力計算&評估相關(guān)基礎(chǔ)時間項的研究總結(jié)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施能力的影響

4、因素眾多，但大多影響結(jié)果最終都體現(xiàn)在時間維。本篇論文分析了列車運行的靜態(tài)描述與動態(tài)過程，總結(jié)分析了閉塞時間與基礎(chǔ)設(shè)施占用時間、間隔時間與最小間隔時間、緩沖時間及維修時間，改變目前鐵路能力的單純剛性計算而加入柔性分析，提高能力計算&評估結(jié)果的可信度與準確性。
　　3、混合類型條件下高速鐵路列車運行計劃的綜合平衡分析列車運行計劃決定了鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的使用方式，論文研究了在混合交通流條件下列車數(shù)、平均速度、穩(wěn)定性、異質(zhì)性及其相互影響關(guān)系，

5、提出了Pareto最優(yōu)狀態(tài)下列車運行計劃的綜合平衡思想，以Pareto最優(yōu)條件下的異質(zhì)性數(shù)值作為鐵路能力計算與評估、列車運行計劃編制與評價的基本標準依據(jù)。
　　4、高速鐵路能力計算&評估方法研究及案例應(yīng)用根據(jù)客流時空分布規(guī)律，從客流市場需求的角度，基于一定的服務(wù)質(zhì)量要求，構(gòu)建了一定服務(wù)質(zhì)量條件下的高速鐵路能力計算與評估體系。
　　(1)高速鐵路車站能力計算&評估方法研究及案例應(yīng)用根據(jù)高速鐵路車站自身特點及其所服務(wù)的客流特征，

6、結(jié)合不同時段作業(yè)要求，定義并構(gòu)建各時段特定場景的列車服務(wù)——需求意向集合t@s-tsdis，總結(jié)分析了幾種高速鐵路車站能力計算與評估策略，并提出總體層——局部層的雙層模型體系計算&評估高速鐵路車站能力，應(yīng)用于某高速鐵路車站BJSS，運用雙層模型體系，在總體層得出了某時段BJSS站t@s-tsdis任務(wù)列表中列車占用車站股道的優(yōu)化時序，并通過局部層的檢驗最終得出了完成BJSS站t@s-tsdis任務(wù)列表所需的時間（即BJSS站的時段能力）

7、，并指出BJSS站能力瓶頸所在。
　　(2)高速鐵路線路能力計算&評估方法研究及案例應(yīng)用依據(jù)UIC406能力手冊，將列車數(shù)、平均速度、異質(zhì)性及穩(wěn)定性作為能力使用的核心元素，定義了高速鐵路線路列車服務(wù)——需求意向集t@l-tsdis，兼顧運輸服務(wù)質(zhì)量與鐵路運營效益，構(gòu)建多目標（最小化異質(zhì)性、最大化可靠性、最小化運行時間）優(yōu)化的高速鐵路線路能力計算與評估模型(Mathematical Program for LineCapacity，

8、MPLC)，給出了MPLC以問題為導(dǎo)向的帶約束的多目標滾動優(yōu)化的模型求解算法（改進的Pareto存檔進化策略與交互法相結(jié)合），并將模型與算法應(yīng)用于京滬高速鐵路線路能力計算與評估。
　　我國高速鐵路線路可分為城際型、通道型、網(wǎng)絡(luò)末端型，本文提出的高速鐵路線路能力計算與評估的模型與算法不僅適用于京滬線這種通道型的，也同樣適用于城際型及網(wǎng)絡(luò)末端型高速鐵路線路的能力計算與評估。
　　(3)高速鐵路路網(wǎng)能力計算&評估探討了高速鐵路列車